Паротворення і конденсація

Усі гази є парами якої-небудь речовини, тому принципової різниці між поняттями газ і пара немає. Водяна пара є реальним газом і широко використовується в різних галузях промисловості, головним чином, як теплоносій в теплообмінних апаратах і як робоче тіло в паросилових установках. Це порозумівається повсюдним поширенням води і нешкідливістю для здоров'я людини. Водяна пара виходить у процесі випару води при підведенні до неї теплоти.

Паротворенням зветься процес переходу рідини в пару.

Випаром зветься паротворення, що відбувається тільки з поверхні рідини і при будь-якій температурі. Інтенсивність випару залежить від природи рідини і температури.

Кипінням зветься паротворення у всій масі рідини.

Процес перетворення пари в рідину, який здійснюється при відібранні від нього теплоти і котрий є процесом, зворотним паротворенню, зветься конденсацією. Цей процес, також як і паротворення, відбувається при постійній температурі, якщо буде р = const.

Сублімацією зветься процес переходу речовини з твердого стану безпосередньо в пару.

Процес, зворотний процесу сублімації, тобто процес переходу пари безпосередньо у твердий стан, зветься десублімацією.

Насичена пара. При випарі рідини в обмеженому об’ємі одночасно відбувається і зворотний процес, тобто явище скраплення. По мірі випару і заповнення паром простору над рідиною, зменшується інтенсивність випару і збільшується інтенсивність зворотнього йому процесу повернення молекул з парового простору в рідину. У деякий момент, коли швидкість конденсації стане рівною швидкості випару, у системі настає динамічна рівновага. При цьому стані число молекул, які вилітають з рідини, буде дорівнювати числу молекул, які повертаються в неї з парового простору. Отже, у паровому просторі при цьому рівноважному стані буде знаходитися можливе максимальне число молекул. Пара при цьому стані має максимальну густину і зветься насиченою. Під насиченою розуміють пару, яка знаходиться в рівноважному стані з рідиною, з якої вона утворилася. Насичена пара має температуру, яка є функцією її тиску, рівного тиску середовища, у якій відбувається процес кипіння. При збільшенні об’єму насиченої пари при постійній температурі відбувається перехід деякої кількості рідини в пару, при зменшенні ж об’єму при постійній температурі – перехід пари в рідину, але як у першому, так і в другому випадках тиск пари залишається постійним.

Суха насичена пара виходить при випарі всієї рідини. Об’єм і температура сухої пари є функціями тиску. Унаслідок цього стан сухої пари визначається одним параметром, наприклад, тиском або температурою.

Волога насичена пара, що виходить при неповному випарі рідини, є сумішшю пари з дрібними крапельками рідини, розповсюдженими рівномірно по всьому об’ємі і знаходяться в неї у зваженому стані.

Масова частка сухої пари у вологій парі зветься ступенем сухостіабомасовимпаровмістом і позначається через x. Масова частка рідини у вологій парі зветься ступенемвологості і позначається y. Очевидно, що y=1-x. Ступінь сухості і ступінь вологості виражають або у частках одиниці, або у відсотках.

Для сухої пари х = 1, а для води х = 0. У процесі паротворення ступінь сухості пари поступово збільшується від нуля до одиниці.

При підведенні сухій парі теплоти при постійному тиску, температура її буде збільшуватися. Пара, одержувана в цьому процесі, зветься перегрітою.

Оскільки питомий об’єм перегрітої пари більше питомого об’єму насиченої пари (тому що р = const, tпер > tн), то густина перегрітої пари менше густини насиченої пари. Тому перегріта пара є ненасиченою. По своїх фізичних властивостях перегріта пара наближається до ідеальних газів і тим більше, чим вище ступінь її перегріву.